Sandwich-ul este mâncarea preparată de nobilii din secolul al XVIII-lea pentru a juca jocuri de cărți fără întrerupere. Carnea sau legumele erau stratificate, apoi ascunse între pâine, pentru a fi consumate rapid în timpul jocului. Acest aliment eficient a furnizat, de asemenea, calorii și nutriție abundente. Echipa de cercetare POSTECH a descoperit că stratificarea ca sandvișul este o modalitate excelentă de a obține energie cu hidrogen, o sursă alternativă de energie pentru combustibilii fosili.

mari

Echipa de cercetare condusă de profesorul In Su Lee, SunWoo Jang, student în programul integrat MS/doctorat și Dr. Soumen Dutta din cadrul Departamentului de Chimie de la POSTECH au dezvoltat împreună un catalizator structurat în formă de sandwich care poate genera în mod eficient energia hidrogenului prin activarea electrolizei apei. Rezultatele cercetării au fost publicate recent în revista internațională American Chemical Society ACS Nano.

Celulele de combustie cu hidrogen sunt dispozitive ecologice de generare a energiei care generează electricitate utilizând reacții chimice care produc apă (H2O) din oxigen (O2) și hidrogen (H2). Odată cu eliberarea recentă a vehiculelor alimentate cu hidrogen și răspândirea pilelor de combustibil cu hidrogen în gospodării, hidrogenul este considerat pe scară largă ca sursa de energie de generație următoare care înlocuiește combustibilii fosili. Modul în care apa este descompusă și hidrogenul este produs folosind surplusul de curent obținut din energia solară sau eoliană este considerat cel mai simplu și mai ecologic mod de a produce combustibil cu hidrogen de înaltă puritate în cantități mari. Cu toate acestea, această metodă are dezavantajul de a fi redusă în ceea ce privește eficiența producției și a costurilor ridicate. Pentru a reduce prețul unitar al combustibilului cu hidrogen produs prin electroliza apei, este necesar să se dezvolte catalizatori electrochimici foarte activi și stabili, care pot maximiza eficiența generării de hidrogen.

Platina (Pt) a fost considerată cel mai potrivit catalizator pentru reacțiile producătoare de hidrogen, dar afinitatea sa scăzută pentru moleculele de apă și rata lentă rezultată a electrolizei apei îngreunează aplicarea la procesele comerciale care au loc în condiții de electroliți alcalini. Pentru a compensa aceste limitări, s-au făcut multe încercări de a combina sulfura de metal cu nanoparticulele de platină care promovează electroliza apei, însă natura instabilă a suprafețelor de platină/sulfură metalică prezintă o altă slăbiciune care reduce semnificativ durabilitatea catalizatorilor.

Ca răspuns, echipa de cercetare a proiectat o formă bidimensională de interfață platină/metal-hidroxid pentru a îmbunătăți eficiența și durabilitatea catalizatorilor în același timp. Într-o tehnică originală de creștere a unui strat de platină de aproximativ 1 nm pe suprafața de nichel/fier-dublu-hidroxid (LDH), care are o grosime de câțiva nanometri, materiale nanohibrid 2D-2D sub formă de sandvișuri care conțin 2D-nichel/fier -plăci hidroxid-nano au fost sintetizate cu succes.

Catalizatorul sandwich sintetizat are un efect catalitic sinergic între metal-hidroxid și platină, care sunt în contact strâns pe o interfață largă 2D-2D. În acest moment, arată mai mult de 6 ori activitatea materialului catalitic convențional (20% -Pt/C) și menține o funcție catalitică stabilă fără a scădea activitatea chiar și în electroliza apei care produce hidrogen mai mult de 50 de ore.

„Catalizatorii tip sandwich au cea mai mare soluție alcalină, care activează catalitic, producând hidrogen, printre substanțele care nu utilizează suporturi de carbon, dar sunt semnificativ mai durabile decât catalizatorii electrochimici similari, care sunt stabili timp de doar trei până la cinci ore”, a spus profesorul In Su Lee, care a condus cercetare. "Ne așteptăm ca acestea să fie aplicate la dezvoltarea unui proces rentabil pentru producția de hidrogen."

Această cercetare a fost realizată cu sprijinul programului Research Leader (Cercetare creativă) al Fundației Naționale de Cercetare din Coreea.